la movilidad urbana
El progreso de las tecnologías relacionadas con la informática y las telecomunicaciones genera aplicaciones en todos los dominios de la sociedad actual.
La gestión del tráfi co urbano es una de las áreas que más se ha benefi ciado de dicho progreso arrastrado por la necesidad de solucionar los problemas derivados del enorme crecimiento del parque automovilístico de las grandes ciudades.
POR CARLOS BUIRA ROS
E
ste crecimiento ha ocasiona-do una serie de efectos nega-tivos como son la disminu-ción de la movilidad por el aumento de la congestión, el incremento del consumo energético y el aumento de la contaminación del aire que re-percuten en la calidad de vida de los ciudadanos.Los sistemas basados en la in-formática y las telecomunicaciones para la Gestión y Control del Tráfi co Urbano constituyen el conjunto de aplicaciones y servicios necesarios para mejorar la movilidad en un área metropolitana.
Actualmente el control y la gestión el tráfi co urbano se inscribe dentro del marco de los que se ha llamado ITS (Intelligent Transportation Systems).
El concepto ITS es un término que describe un amplio rango de tec-nologías basadas en la informática, las comunicaciones y la ingeniería de tráfi co orientadas a solucionar la gestión del Tráfi co y el Transporte de acuerdo con los criterios anterior-mente indicados.
Los objetivos de un Sistema de Gestión y Control del Tráfi co Urba-no se concretan en los tres ámbitos siguientes:
TIC PARA LA SOSTENIBILIDAD
Social: Un sistema de transporte ciudadano confortable que esté al servicio de la comunidad.
Medio Ambiente: Un sistema de transporte ciudadano que propor-cione unos niveles de contaminación atmosférica y acústica aceptables.
Económico: Un sistema de trans-porte ciudadano efi ciente y sostenible. El concepto de gestión del Tráfi co Urbano incluye los siguientes ámbi-tos de aplicación: Gestión y control de los sistemas semafóricos, gestión del transporte público de la ciudad,
gestión de la seguridad en túneles urbanos, gestión de vías de peaje ur-bano, gestión de los sistemas de esta-cionamiento, gestión de las áreas de tráfi co restringido a determinados vehículos, gestión de las zonas de la ciudad dedicadas a tráfi co de peato-nes y bicicletas, servicios de ingenie-ría de la regulación y la ordenación del tráfi co, y sistemas de información al usuario del tráfi co y transporte.
Bases tecnológicas de los sistemas de control semafórico
Un sistema de control del tráfi co centralizado que actúe sobre la red semafórica de una ciudad ha de servir a las necesidades de movilidad nece-sarias para desarrollar y satisfacer las actividades económicas y sociales de la comunidad que la habita.
Los objetivos a lograr son que la seguridad del tráfi co sea máxima y el coste para sus usuarios sea mínimo, medido en términos de tiempos de recorrido y número de paradas en los cruces dotados de semáforos.
Uno de los medios que la Ingenie-GRÁFICO 1. Esquema del Sistema Centralizado de Control del Tráfi co Urbano
na, decimos que efectúa el control optimizado del tráfi co.
Es evidente que el hecho de que existan instalaciones semafóricas en las intersecciones de las calles de una zona urbana, si bien aumenta la se-guridad y la fl uidez total del tráfi co, produce a cada uno de los vehículos que circulan una restricción.
Dicha restricción se puede cuanti-fi car y valorar a través de una función de coste lineal que depende de dos variables.
En la terminología de la técnica de regulación del tráfi co, este tiempo suplementario recibe el nombre de demora (di).
La segunda, es el número de para-das y arranques completos que la pre-sencia de semáforos en rojo obliga a efectuar al vehículo (pi).
La función de coste la obtenemos multiplicando la demora por el cos-te en que valoramos cada unidad de tiempo de demora y el número de paradas por el coste en que
valora-los pasajeros del vehículo. Este coste es función de dos factores fundamen-tales. Uno de ellos es la distribución de las intensidades de tráfi co que confl uyen en cada una de las inter-secciones de la zona regulada y el otro es la programación de los tiempos de los semáforos que en la terminología de la regulación del tráfi co recibe el nombre de Plan de Tráfi co.
Un sistema que efectúa el control optimizado del tráfi co minimiza la función de coste mediante la utiliza-ción de un modelo matemático que permite calcular el plan de tráfi co óptimo.
El control optimizado del tráfi co y las emisiones de gases de efecto invernadero
El uso masivo del vehículo privado para los desplazamientos en nuestras ciudades y carreteras representa se considera la causa principal de las emisiones de anhídrido carbónico relacionadas con el transporte.
En 2004, cerca del 23,5 % de las emisiones totales de anhídrido car-bónico de la UE-15 estaban vincula-das al transporte.
Es por este motivo que la mitiga-ción de las emisiones originadas por el tráfi co urbano pueden contribuir en gran medida a la disminución de estas cifras.
Un sistema que realice el control optimizado del tráfi co urbano dismi-nuye en un porcentaje apreciable las emisiones de los gases de efecto in-vernadero y contaminantes.
GRÁFICO 2. Diferentes niveles del sistema
TIC PARA LA SOSTENIBILIDAD
Para optimizar el consumo de combustible en la red vial urbana y por lo tanto la emisión de gases se uti-lizan modelos como el siguiente: ΔF = {α + β1 RT v+ [β2 Mv a2 v/1000]a>0}
Δt para RT>0 = αΔt para RT≤0
Donde:
α constante de tasa de emisiones en el régimen necesario para mantener el motor en funcionamiento
β1 RT v es la emisión correspondien-te al régimen necesario para mancorrespondien-te- mante-ner el vehiculo moviéndose a una velocidad v.
[β2 Mv a2 v/1000] es la emisión correspondiente al régimen necesa-rio para mantener el vehiculo mo-viéndose con una aceleración a.
RT es fuerza de tracción total (kN)
requerida para conducir el vehículo (suma de
la resistencia de rodadura, aerodi-námica, inercia, pendiente, etc.)
Mv masa total del vehículo (Kg) incluyendo pasajeros y carga
β1 parámetro de efi ciencia que relaciona el polucionante emitido (g/kJ) por unidad de energía en re-lación con la energía proporcionada por el motor
β2 parámetro de efi ciencia que relaciona el polucionante emitido (g/kJ.m/s2) durante un periodo de aceleración
Aplicando este modelo a la función de coste de demoras y paradas men-cionada en el apartado anterior ob-tenemos un modelo que nos permite
calcular un plan de tráfi co aplicable a los semáforos que optimiza un índice de mérito basado en la emisión de ga-ses de efecto invernadero.
Para poder implantar en una ciu-dad un plan de tráfi co optimizado se ha de utilizar lo que se denomina un Sistema Centralizado de control del Tráfi co Urbano o en inglés UTC (Urban Traffi c Control).
Se trata de un sistema de control en bucle cerrado que realiza la me-dición en tiempo real de las caracte-rísticas del tráfi co, calcula un plan de tráfi co óptimo en función de dichas características y lo implanta en los Controladores Locales.
El nivel superior se ocupa de ges-tionar el sistema como un todo a partir de unas directrices estratégicas globales así como de proporcionar información elaborada a otras enti-dades y a los usuarios del sistema de transporte en general.
El esquema basado en niveles je-rárquicos proporciona una seguridad total de funcionamiento aun en con-diciones degradas del sistema pues cada nivel puede tomar el control si se corta su comunicación con el nivel superior.
La arquitectura ITS basado en cuatro niveles jerárquicos cada uno de los cuales puede actuar de for-ma autónofor-ma ante fallos parciales asegura un funcionamiento ininte-rrumpido del sistema en todas las condiciones.
3.1 Nivel 0
Esta situado en la cúpula de la direc-ción operativa del tráfi co y transpor-te y dispone de los subsistranspor-temas que se ocupan al máximo nivel de las estra-tegias globales de gestión y control con la ayuda de los subsistemas del nivel 1.
Incluye este nivel la interconexión con otras entidades o sistemas externos. Permite realizar la valoración de la situación del tráfi co en cada momen-to y momen-tomar las decisiones adecuadas. Para ello dispone de una interfase única desde donde se pueden contro-lar todos los subsistemas del nivel 1.
3.2 Nivel 1
El Nivel 1 realiza las funciones de Control Táctico y Estratégico de
cruces al mismo nivel.
Los subsistemas que integran el nivel 1 son los siguientes:
3.2 Nivel 2
Este nivel realiza las funciones de co-municación e interfase entre el Nivel 1 y el Nivel 3.
Consta de los equipos concentra-dores de comunicaciones, Centrales de Zona y concentradores de señales de video.
3.3 Nivel 3
Este nivel realiza las funciones de control de la señalización y adquisi-ción de datos.
Consta de los equipos locales si-guientes: Controlador Local, Esta-ción de Toma de Datos de Detecto-res, Paneles de mensajes variables, Señales Variables, Estaciones Mete-reológicas, Cámaras de Televisión, Detección de Infracciones de paso en rojo, Detección de Infracciones de exceso de velocidad, Información de estacionamientos, otras.
Una arquitectura de sistema ITS urbano utilizada ampliamente es la del sistema ADIMOT de la empresa SICE que constituye una solución tecnológicamente avanzada para afrontar con éxito los problemas del tráfi co de una ciudad y especialmente el de la congestión.
El sistema ADIMOT se adapta de forma continua a las fl uctuaciones y a la demanda del tráfi co para lograr que los tiempos de viaje, el número de paradas y la emisión de gases con-taminantes sean mínimos.
Para ello se utilizan los fl ujos de
gias de prioridad al transporte públi-co y de públi-control de la públi-congestión.
El nivel cero de la arquitectura utiliza un Sistema de gestión estraté-gica del tráfi co basado en SIG (Siste-ma de Infor(Siste-mación Geográfi ca) que permite la aplicación de estrategias de control comunes a los diferentes sistemas de gestión del tráfi co de la ciudad como pueden ser además del control centralizado de los semá-foros los túneles, las vías rápidas de circunvalación, las zonas de acceso restringido, el sistema de circuito cerrado de televisión, los estaciona-mientos, etc.
Conclusiones
Las tecnologías de los sistemas ITS urbanos y especialmente las de Con-trol Centralizado del Tráfi co dispo-nibles en nuestras ciudades permiten poner en práctica las políticas que favorecen la disminución de las emi-siones de gases contaminantes y de efecto invernadero emitidos por los vehículos que circulan en las redes semafóricas de las ciudades.
Ha llegado el momento en que nuestras corporaciones municipales apliquen estrategias de movilidad que contemplen dichos sistemas in-virtiendo en los medios materiales y humanos necesarios para la explota-ción óptima de los sistemas de ges-tión del tráfi co basados en aplicacio-nes ITS.
Carlos Buira Ros SICE
